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理想气体定律

Overview

资料来源: 实验室的博士 Andreas Züttel-瑞士联邦实验室材料科学与技术

理想气体定律描述最常见气体在附近环境条件下的行为和所有化学物质在稀释极限下的趋势。它在系统中,是三个可衡量宏观系统变量 (压力、 温度和体积) 与气体分子的数目之间的基本关系,因此是微观和宏观的宇宙之间必不可少的环节。

理想气体定律的历史可以追溯到17 世纪中叶时候的压力和体积的空气之间的关系被发现是成反比,证实了由罗伯特 · 波义耳和我们现在称之为 · 博伊尔的法律 (方程 1) 的表达式。

P V-1 方程 1

发表的作品,由雅克 · 查尔斯在 1780 年代,并被给予大量的气体和蒸气的约瑟夫 · 路易斯 · 吕报道于 1802 年,成立的绝对温度和气体体积的正比关系。这种关系称为查尔斯的法律 (方程 2)。

V T方程 2

纪尧姆 · Amontons 通常归功于18 世纪初第一次发现固定体积内空气的压力与温度的关系。这项法律还向许多其他气体由约瑟夫 · 路易斯 · 吕19 世纪初,因此也被称为 Amontons 的法律或同性恋者 Lussac 法,指出方程 3中所示。

P T方程 3

在一起,可以结合这三组关系给关系方程 4中。

V T方程 4

最后,在 1811 年,它提出了阿米阿佛加德罗任何两种气体,在相同的体积和在相同的温度和压力,举行包含相同数目的分子。这导致所有气体可以通过一个共同的常数,理想气体常数 R,即独立的气体的性质进行都描述的结论。这就是所谓的理想气体定律 (方程 5)。1,2

PV T方程 5

Procedure

1.测量体积的样品

  1. 仔细清洁样品和干燥它。
  2. 一个高分辨率的量筒装满足够蒸馏水覆盖样品。请注意初始音量
  3. 掉进了水的样本,并注意体积的变化。这是样本体积,V。
  4. 删除示例然后擦干。注意: 或者,测量样品的侧 length(s),并计算其体积使用几何。

2.负载平衡中的示例

  1. 挂在磁悬浮平衡样品。
  2. 安装压力/温度室围绕样品。
  3. 撤离的示例环境和加氢气,到 1 栏。
  4. 测量样品重量在 1 酒吧和室温下,w00。

3.测量样品重量为常温压力的函数

  1. 增加或减少在 Pi0样品环境压力。
  2. 允许样品环境平衡。
  3. 测量样本,wi0的重量。
  4. 3.1-3.3 重复无数次。

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Results

理想气体定律是有效的描述实际气体性质的许多常见气体在附近环境 (图 1插图) 条件的因此在很多应用程序的上下文中很有用。理想气体定律描述高压力或温度低的条件下系统的局限性可以解释由分子间的相互作用的日益重要性和/或有限大小的气体分子系统的性能作出贡献。因此,与强、 有吸引力的分子间相互作用 (如偶极-偶极相互作用,包括氢键、 离子-偶极相互作用或范德?...

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Application and Summary

理想气体定律是化学的科学,它具有大量的使用在日常实验室活动以及计算和建模的甚至高度复杂的系统,至少第一近似的基本方程。其适用性有限只能由逼近固有的法律本身;在附近环境的压力和温度,在理想气体定律哪里好有效的许多共同的气体,它广泛采用气体为基础的系统和过程的解释。两个例子的经营原则,这可以通过调和的设备使用的理想气体定律,气体温度计和斯特林发动机。

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References

  1. Zumdahl, S.S., Chemical Principles. Houghton Mifflin, New York, NY. (2002).
  2. Kotz, J., Treichel, P., Townsend, J. Chemistry and Chemical Reactivity. 8th ed. Brooks/Cole, Belmont, CA (2012).
  3. Rouquerol, F., Rouquerol, J., Sing, K.S.W., Llewellyn, P., Maurin, G. Adsorption by Powders and Porous Solids: Principles, Methodology and Applications.Academic Press, San Diego, CA. (2014).

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